background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

Schody

Dane:

Schody płytowe monolityczne z belkami spocznikowymi.

Szerokość biegu,

szer

150 cm

=

Obciążenie zmienne,

qz

3.00

kN

m

2

=

Beton klasy B15,

fcd

8.0 MPa

=

fctd

0.73 MPa

=

fctm

1.6 MPa

=

fck

12 MPa

=

Ecm

27 GPa

=

α

1.00

=

Stal klasy A-II,

fyd

310 MPa

=

fyk

355 MPa

=

ξeff.lim

0.55

=

Na schodach przewiduje się ułożenie warswty lastryka o gr. 3cm.

Wymiary schodka:

hschod

20 cm

=

sschod

25 cm

=

Ciężar objętościowy materiałów i współczynniki obciążenia przyjęto wg PN-82/B-02001.

Obliczenia:

Zebranie obciążeń:

Wartości charakterystyczne ciężaru objętościowego potrzebynych materiałów:

Beton zbrojony niezagęszczony,

qbznzg

24

kN

m

3

=

Beton niezagęszczony,

qbnzg

23

kN

m

3

=

Lastryko,

qlast

22

kN

m

3

=

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

1. Płyta biegowa

Przyjęto płytę grubości,

grpł.b

12 cm

=

obciążenie stałe

płyta,

qpłyta.b

grpł.b qbznzg

1.1

=

qpłyta.b 3.168 10

3

×

Pa

=

stopnie,

qstopnie

0.5 hschod

qbnzg

1.1

=

qstopnie 2.53 10

3

×

Pa

=

lastryko,

qlastryko

0.03 cm

qlast

1.2

=

qlastryko 7.92 Pa

=

Suma obciążeń stałych,

qstałe.b

qpłyta.b qstopnie

+

qlastryko

+

=

qstałe.b 5.706 kPa

=

obciążenie zmienne

qzmienne

qz 1.3

=

qzmienne 3.9 10

3

×

Pa

=

2. Płyta spocznikowa

Przyjęto płytę grubości,

grpł.s

8 cm

=

obciążenie stałe

plyta,

qpłyta.s

grpł.s qbznzg

1.1

=

qpłyta.s 2.112 10

3

×

Pa

=

lastryko j.w.,

qlastryko 7.92 Pa

=

Suma obciążeń stałych,

qstałe.s

qpłyta.s

qlastryko

+

=

qstałe.s 2.12 10

3

×

Pa

=

obciążenie zmienne j.w.

qzmienne 3.9 10

3

×

Pa

=

3. Belka spocznikowa

Przyjęto belkę o wymiarach,

hbelki

40cm

=

bbelki

20cm

=

obciążenie stałe

belka,

qbelka

bbelki hbelki grpł.s

(

)

qbznzg

1.1

=

qbelka 1.69 10

3

×

kg

s

2

=

płyta biegowa,

qpb

qpłyta.b qstopnie

+

(

)

210

cm

0.5

=

qpb 5.983 10

3

×

kg

s

2

=

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

lastryko,

ql

2 qlastryko

210

cm

0.5

=

ql 16.632

kg

s

2

=

płyta spocznikowa,

qs

qpłyta.s 150

cm

0.5

=

qs 1.584 10

3

×

kg

s

2

=

Suma obciążeń stałych,

qstałe.bs

qbelka qpb

+

ql

+

qs

+

=

qstałe.bs 9.273 10

3

×

kg

s

2

=

obciążenie zmmienne 

qzmienne.bs

qz 210cm 150cm

+

(

)

0.5

1.3

=

qzmienne.bs 7.02 10

3

×

kg

s

2

=

Schemat statyczny:

nr 1

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

nr 2

Obliczenie zbrojenia:

1. Płyta biegowa

Wybrano płyte biegową, w której występuje największy moment zginający. Dla reszty
płyt przyjęto zbrojenie spęłniajace wymagania występujące w najbardziej "zginanej"
płycie biegowej.

Płytę biegową projketuję, jako płytę jednokierunkowo zginaną.

Dane:

dane betonu i stali podane na początku

wymiary przekroju:

h

12cm

=

b

100cm

=

ś

rednica zbrojenia:

ϕ

6mm

=

klasa ekspozycji

X0 - brakryzyka korozji lub agresji środowiska

otulina

cmin

10mm

=

∆c

5mm

=

Stan graniczny nośności:

a) zbrojenie główne

Msd

4.989 kN

m

=

a1

cmin ∆c

+

ϕ

2

+

=

a1 0.018m

=

d

h

a1

=

d

0.102 m

=

sb

Msd

α fcd

b

d

2

=

sb 0.06

=

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

ξeff

1

1

2 sb

=

ξeff 0.062

=

< ξ

eff.lim

0.55

=

ζeff

1

0.5

ξeff

=

ζeff 0.969

=

As1.req

Msd

ζeff d

fyd

=

As1.req 1.628 cm

2

=

minimalne pole zbrojenia

1.

As.min1

0.0013 b

d

=

As.min1 1.326 cm

2

=

2.

As.min2

0.26 b

d

fctm

fyk

=

As.min2 1.195 cm

2

=

3.

kc

0.4

=

k

0.8

=

fct.eff

fctm

=

σs.lim

400 MPa

=

Pole A

ct

 rozciąganej strefy prostokątnego przekroju elementu

ż

elbetowego przy zginaniu oblicza się ze wzoru:

Act

0.5 b

h

=

Act 0.06 m

2

=

As.min3

kc k

fct.eff

Act

σs.lim

=

As.min3 0.768 cm

2

=

Minimalne pole zbrojenia wynosi:

max As.min1 As.min2

As.min3

(

)

1.326 cm

2

=

rozstaw

As.ϕ6

0.28cm

2

=

sreq

As.ϕ6

As1.req

100

cm

=

sreq 17.197 cm

=

s

ϕ

0.6cm

=

ϕ

s

2.0cm

s

25.0cm

s

1.2 h

1.2 h

14.4 cm

=

sprov

14.0cm

=

As.prov

As.ϕ6 100

cm

sprov

=

As.prov 2.00 cm

2

=

przyjęto zbrojenie

ϕ

6 mm

=

 A-II co 14cm

As1

As.prov 2.00 cm

2

=

=

Z uwagi możliwości wystapienia momentu częściowego utwierdzenia, co drugi
pręt należy odgiąc do góry.

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

b) zbrojenie rozdzielcze

As.rozdz 0.15 As.prov

0.15 As.prov

0.30 cm

2

=

srozdz 30.0cm

srozdz.prov

25.0cm

=

As.rozdz.prov

As.ϕ6

srozdz.prov

100

cm

=

As.rozdz.prov 1.12 cm

2

=

Przyjęto zbrojenie rozdzielcze:

ϕ

6 mm

=

co 25cm

As.rozdz.prov 1.12 cm

2

=

c) zbrojenie na ścinanie

Vsd

11.843kN

=

przyjęto:

ϕl

0

=

k

1

=

VRd1

0.35 fctd

k

1.2

40

ϕl

+

(

)





b

d

=

VRd1 31.273 kN

=

Vsd VRd1

υ

0.6 1

fck

250 MPa

=

υ

0.571

=

VRd2

0.5

υ

fcd

b

d

=

VRd2 233.05 kN

=

Vsd VRd2

Jest to odcinek I rodzaju - zbrojenie na ścinanie nie jest potrzebne.

Stan graniczny użytkowania:

a) szerokość rozwarcia rys:

ukośne


Nie trzeba sprawdzać, bo jest to odcinek I rodzaju

prostopadłe

d

h

0.85

=

Zatem można skorzystać z metody uproszczonej (zał. D PN).

Stopień zbrojenia:

ρ1

As1

b d

100

=

ρ1 0.2

=

zatem

ζ

0.90

=

σs

Msd

ζ d

As1

=

σs 271.7 MPa

=

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

Maksymalna średnica zbrojenia zgodnie z tab. D.1 wyniesie 10mm.
Zatem szerokość rys prostopadłych (przy zastosowaniu zbrojenia 6mm)
można uważać za ograniczoną do wartości w

lim

=0.3mm.

b) ugięcie

L

f

47920.7

=

L

f

f

269.07

47920.7

=

f

5.615

10

3

×

=

Ibet

b h

3

12

=

Ibet 1.44 10

4

×

cm

4

=

h0

120

=

RH

50%

=

ΦRH

1

1

RH

1.0

0.1

3

h0

+

=

ΦRH 2.014

=

fcm

fck 8MPa

+

20 MPa

=

=

βfcm

16.8

MPa

fcm

=

βfcm 3.757

=

t0

28

=

βt0

1

0.1

t0

0.20

+

=

βt0 0.488

=

ϕns.t0

ΦRH βfcm

βt0

=

ϕns.t0 3.695

=

Ec.eff

Ecm

1

ϕns.t0

+

=

Ec.eff 5.751 10

3

×

MPa

=

Es

200GPa

=

αet

Es

Ec.eff

=

αet 34.777

=

x1

0.5 b

h

2

αet As1

d

+

b h

αet As1

+

=

x1 6.23 cm

=

I1

b h

3

12

b h

x1

h

2

2

+

αet As1

d

x1

(

)

2

+

=

I1 1.556 10

4

×

cm

4

=

Bns

Ec.eff I1

894.818 kN m

2

=

=

a

f

Ecm Ibet

1

cm

Bns

=

a

0.024 cm

=

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

Ugięcie dopuszczalne:

leff

269.07cm

=

alim

leff
200

=

alim 1.345 cm

=

a

alim

<

Warunek spełniony.

2. Płyta spocznikowa (1)

Płytę spocznikową projektuję, jako płytę jednokierunkowo zginaną.

Dane:

dane betonu i stali podane na początku

wymiary przekroju:

h

8cm

=

b

100cm

=

ś

rednica zbrojenia:

ϕ

6mm

=

klasa ekspozycji

X0 - brakryzyka korozji lub agresji środowiska

otulina

cmin

10mm

=

∆c

5mm

=

Stan graniczny nośności:

a) zbrojenie główne

Msd

4.859 kN

m

=

a1

cmin ∆c

+

ϕ

2

+

=

a1 0.018m

=

d

h

a1

=

d

0.062 m

=

sb

Msd

α fcd

b

d

2

=

sb 0.158

=

ξeff

1

1

2 sb

=

ξeff 0.173

=

< ξeff.lim 0.55

=

ζeff

1

0.5

ξeff

=

ζeff 0.914

=

As1.req

Msd

ζeff d

fyd

=

As1.req 2.767 cm

2

=

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

minimalne pole zbrojenia

1.

As.min1

0.0013 b

d

=

As.min1 0.806 cm

2

=

2.

As.min2

0.26 b

d

fctm

fyk

=

As.min2 0.727 cm

2

=

3.

kc

0.4

=

k

0.8

=

fct.eff

fctm

=

σs.lim

400 MPa

=

Pole A

ct

 rozciąganej strefy prostokątnego przekroju elementu

ż

elbetowego przy zginaniu oblicza się ze wzoru:

Act

0.5 b

h

=

Act 0.04 m

2

=

As.min3

kc k

fct.eff

Act

σs.lim

=

As.min3 0.512 cm

2

=

Minimalne pole zbrojenia wynosi:

max As.min1 As.min2

As.min3

(

)

0.806 cm

2

=

rozstaw

As.ϕ6

0.28cm

2

=

sreq

As.ϕ6

As1.req

100

cm

=

sreq 10.118 cm

=

s

ϕ

0.6cm

=

ϕ

s

2.0cm

s

25.0cm

s

1.2 h

1.2 h

9.6 cm

=

sprov

6.0cm

=

As.prov

As.ϕ6 100

cm

sprov

=

As.prov 4.67 cm

2

=

przyjęto zbrojenie

ϕ

6 mm

=

 A-I co 6cm

As1

As.prov 4.67 cm

2

=

=

b) zbrojenie rozdzielcze

As.rozdz 0.15 As.prov

0.15 As.prov

0.70 cm

2

=

srozdz 30.0cm

srozdz.prov

25.0cm

=

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

As.rozdz.prov

As.ϕ6

srozdz.prov

100

cm

=

As.rozdz.prov 1.12 cm

2

=

Przyjęto zbrojenie rozdzielcze:

ϕ

6 mm

=

co 25cm

As.rozdz.prov 1.12 cm

2

=

c) zbrojenie na ścinanie

Vsd

6.834kN

=

przyjęto:

ϕl

0

=

k

1

=

VRd1

0.35 fctd

k

1.2

40

ϕl

+

(

)





b

d

=

VRd1 19.009 kN

=

Vsd VRd1

υ

0.6 1

fck

250 MPa

=

υ

0.571

=

VRd2

0.5

υ

fcd

b

d

=

VRd2 141.658 kN

=

Vsd VRd2

Jest to odcinek I rodzaju - zbrojenie na ścinanie nie jest potrzebne.

Stan graniczny użytkowania:

a) szerokość rozwarcia rys:

ukośne


Nie trzeba sprawdzać, bo jest to odcinek I rodzaju

prostopadłe

d

h

0.775

=

Zatem nie można skorzystać z metody uproszczonej.

Ac

1.00m

0.08m

+

1.08 m

=

=

u

2 1.00

m

2 m

=

=

h0

2 Ac

u

=

h

80 mm

=

RH

50%

=

ΦRH

1

1

RH

1.0

0.1

3

h0

+

=

ΦRH 5.873

=

fcm

fck 8MPa

+

20 MPa

=

=

βfcm

16.8

MPa

fcm

=

βfcm 3.757

=

t0

28

=

βt0

1

0.1

t0

0.20

+

=

βt0 0.488

=

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

ϕns.t0

ΦRH βfcm

βt0

=

ϕns.t0 10.777

=

Ec.eff

Ecm

1

ϕns.t0

+

=

Ec.eff 2.293 10

3

×

MPa

=

Es

200GPa

=

αet

Es

Ec.eff

=

αet 87.238

=

x1

0.5 b

h

2

αet As1

d

+

b h

αet As1

+

=

x1 4.742 cm

=

I1

b h

3

12

b h

x1

h

2

2

+

αet As1

d

x1

(

)

2

+

=

I1 5.573 10

3

×

cm

4

=

ρ

As1

b d

=

ρ

7.527

10

3

×

=

xII

d

ρ αet

2

αet

+

(

)

ρ αet





43.39 cm

=

=

III

b xII

3

3





ρ αet

b

d

d

xII

(

)

2

+

3.286

10

6

×

cm

4

=

=

W

b h

2

6

=

W

1.067

10

3

×

cm

3

=

Mcr

W fcm

21.333 kN m

=

=

Msd.k

3.758kN m

=

Msd.k Mcr

<

Przekrój się nie zarysuje.

b) ugięcie

L

f

70653.4

=

L

f

f

150.0

70653.4

=

f

2.123

10

3

×

=

Ibet

b h

3

12

=

Ibet 4.267 10

3

×

cm

4

=

Bns

Ec.eff I1

127.755 kN m

2

=

=

a

f

Ecm Ibet

1

cm

Bns

=

a

0.019 cm

=

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

Ugięcie dopuszczalne:

leff

150.0cm

=

alim

leff
200

=

alim 0.75 cm

=

a

alim

<

Warunek spełniony.

3. Płyta spocznikowa (2)

Projektuję tą płytę jako płytę dwukierunkowo zginaną.
Ze wzgłedu na to, że momenty w tej płycie są mniejsze od momentów występujących w
płycie spocznikowej (1) zdecydowałem się przyjąć zbrojenie na obu kierunkach zginania
takie same jak w płycie spocznikowej (1), jedynie z tą różnicą, że co drugi pręt przy
podporze zostanie odgięty do góry ze względu na możliwośc wystąpienia momentu
wynikającego z częściowego utwierdzenia.

4. Belka spocznikowa

Dane:

dane betonu i stali podane na początku

wymiary przekroju:

h

40cm

=

bw

20cm

=

hf

8cm

=

ś

rednica zbrojenia:

ϕ

22mm

=

klasa ekspozycji

X0 - brakryzyka korozji lub agresji środowiska

otulina

cmin

10mm

=

∆c

5mm

=

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

l0

150cm

20cm

+

1.7 m

=

=

beff 4 hf

,

4 hf

0.32 m

=

beff

bw

l0

10

+

0.37 m

=

=

Przyjęto:

beff

32cm

=

Najwiekszy obliczeniowy moment zginający dodatni (przyjęto schemat belki swobodnie
podpartej):

Msd

0.125 qzmienne.bs qstałe.bs

+

(

)

l0

2

=

Msd 5.886 kN m

=

Stan graniczny nośności:

a) zbrojenie główne

Msd 5.886 kN m

=

a1

cmin ∆c

+

ϕ

2

+

=

a1 0.026m

=

d

h

a1

=

d

0.374 m

=

Mf

α fcd

beff

hf

d

0.5 hf

(

)

=

Mf 68.403 kN m

=

Przekrój pozornie teowy.

sb

Msd

α fcd

beff

d

2

=

sb 0.016

=

ξeff

1

1

2 sb

=

ξeff 0.017

=

< ξ

eff.lim

0.55

=

ζeff

1

0.5

ξeff

=

ζeff 0.992

=

As1.req

Msd

ζeff d

fyd

=

As1.req 0.512 cm

2

=

minimalne pole zbrojenia

1.

As.min1

0.0013 b

d

=

As.min1 4.862 cm

2

=

2.

As.min2

0.26 b

d

fctm

fyk

=

As.min2 4.383 cm

2

=

3.

kc

0.4

=

k

0.8

=

fct.eff

fctm

=

σs.lim

400 MPa

=

Pole A

ct

 rozciąganej strefy prostokątnego przekroju elementu

ż

elbetowego przy zginaniu oblicza się ze wzoru:

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

Act

0.5 b

h

=

Act 0.2 m

2

=

As.min3

kc k

fct.eff

Act

σs.lim

=

As.min3 2.56 cm

2

=

Minimalne pole zbrojenia wynosi:

As1.req

max As.min1 As.min2

As.min3

(

)

4.86 cm

2

=

=

przyjęto zbrojenie

2

ϕ

22 mm

=

 A-I  A

s1.prov

2 3.80

cm

2

7.60 cm

2

=

=

b) zbrojenie na ścinanie

Vsd

0.5 qzmienne.bs qstałe.bs

+

(

)

l0

13.849 kN

=

=

przyjęto:

ϕl

0

=

k

1

=

VRd1

0.35 fctd

k

1.2

40

ϕl

+

(

)





bw

d

=

VRd1 22.934 kN

=

Vsd VRd1

υ

0.6 1

fck

250 MPa

=

υ

0.571

=

VRd2

0.5

υ

fcd

bw

0.9

d

=

VRd2 153.813 kN

=

Vsd VRd2

Warunek został spełniony.

s

0.75 d

0.75 d

28.05 cm

=

s

40.cm

s

5cm

Przyjmuję rozstaw strzemion:

s

25cm

=

c) zakotwienie prętów zbrojenia głównego

podstawowa długość zakotwienia

fbd

1.6MPa

=

lb

ϕ

4

fyd
fbd

=

lb 106.56 cm

=

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

obliczeniowa długość zakotwienia

αa

1.00

=

lbd

αa lb

As1.req

As1.prov

=

lbd 68.17 cm

=

lb.min

0.3 lb

32 cm

=

=

lb.min

10

ϕ

cm

=

=

lb.min

10cm

=

Przyjęto:

lbd 68 cm

=

Stan graniczny użytkowania:

a) szerokość rozwarcia rys:

ukośne


Nie trzeba sprawdzać, bo jest to odcinek I rodzaju

prostopadłe

d

h

0.935

=

Zatem można skorzystać z metody uproszczonej (zał. D PN).

Stopień zbrojenia:

ρ1

As1.prov

bw d

100

=

ρ1 1.02

=

zatem

ζ

0.80

=

σs

Msd

ζ d

As1.prov

=

σs 25.9 MPa

=

Maksymalna średnica zbrojenia zgodnie z tab. D.1 wyniesie 32mm.
Zatem szerokość rys prostopadłych (przy zastosowaniu zbrojenia
22mm) można uważać za ograniczoną do wartości w

lim

=0.3mm.

b) ugięcie

Korzystam z metody uproszczonej.

l0 6.00m

(l

eff

/d)

max

=18

alim

leff
200

=

δ1

200

alim

leff

=

δ1 1

=

Msd.k

4.576kN m

=

background image

Obliczenia 

statyczno-wytrzmałościowe

schodów

Mateusz  Janion

σs

Msd.k

δ1 d

As1.prov

=

σs 16.099 MPa

=

δ2

250MPa

σs

=

δ2 15.529

=

δ3

1.000

=

leff

d

4.011

=

<

18

δ1

δ2

δ3

279.519

=

Warunek został spełniony, zatem wartość ugięcia "a" można uważać za
ograniczoną do odpowiedniej wartości a

lim

=0.3mm.